電子陶瓷(electronic ceramic)在電子工業(yè)中能夠利用電、磁性質(zhì)的陶瓷。電子陶瓷是通過�(duì)表面、晶界和尺寸�(jié)�(gòu)的精密控制而最終獲得具有新功能的陶�。在能源、家用電�、汽車等方面可以廣泛�(yīng)��
電子陶瓷按功能和用途可以分為五類:絕緣裝置瓷、電容器�、鐵電陶�、半�(dǎo)體陶瓷和離子陶瓷�
在各種精密陶瓷中,以電子陶瓷的應(yīng)用最多樣,市�(chǎng)�,由於其�(yōu)異的特�,且具有一些特殊的性能,如壓電�、焦電性等,使它在電子工業(yè)上占有一�(gè)非常重要的地�,到底是哪些特性呢?分述如下:
1. 具有范圍極為寬廣的電氣特性:
金屬是導(dǎo)�,塑膠不�(dǎo)電是一般人耳熟能詳?shù)?,但是陶瓷卻具有極為寬廣的電氣特�,從一般的絕緣�,到半導(dǎo)�,導(dǎo)體、甚至超�(dǎo)�,都有不同的陶瓷具備此功�,且�(fā)展完�。例如朱�(jīng)武博士所研究出的釔鋇銅氧高溫超導(dǎo)體就是陶瓷的一��
2. 無窮盡的資源
地表上蘊(yùn)藏量最多的元素,除了氧之外就是矽和�,而這兩種元素均為陶瓷化合物中的重要成分。因此陶瓷的原料來源可說是取之不盡用之不�,對(duì)工業(yè)的大量生�(chǎn)上占一大優(yōu)�(shì)�
3. 特殊的物理性質(zhì)
(a).電性方面:
部份的電子陶瓷具有壓電性(piezoelectricity�,焦電�(pyroelectricity),鐵電�(ferroelectricity)等特殊性質(zhì),所謂壓電性是在材料上加壓後,�(chǎn)生電流的效應(yīng),反之亦�,焦電性則是加溫後�(chǎn)生電�,具有鐵電性會(huì)在移去電�(chǎng)�,存在自�(fā)的極化量,這些特殊的物性使得電子陶瓷得以制作許多特殊用途的元件�
(b).光學(xué)方面�
�(xiàn)今的陶瓷不但可以透光,而且具有許多意想不到的特性,如光的倍頻效應(yīng),可以將入射光的頻率加倍,也可利用III-V族化合物制造雷��
4.的環(huán)境穩(wěn)定�
陶瓷具有相當(dāng)�(yōu)良的�(huán)境穩(wěn)定�,比如抗酸抗鹼,耐高溫低�,耐磨耐壓,因此可以應(yīng)用在相當(dāng)�(yán)苛的條件之下,擴(kuò)大了�(yīng)用的范圍�
由於電子陶瓷具有其獨(dú)特且�(yōu)異的特�,因此在電子工業(yè)上被大量的應(yīng)�,以下就�(yīng)用的類別,一一的做介紹�
1. 絕緣陶瓷�
這可以說是電子陶瓷最早發(fā)展的一�,在電路中作為絕緣之�。例如高壓電塔上的絕緣礙�,在微電子系�(tǒng)�,主要是用來作為積體電路的基版的用途上,氧化鋁是最常用的材料,由於具有比高分子更高的熱傳系�(shù)及更�(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)�,在IC基版中占有重要地��
2. 介電陶瓷�
介電陶瓷是電子陶瓷中�(chǎn)量的一�,主要用在制作電容器,傳�(tǒng)的電容器包括了溫度補(bǔ)償型,高K型與半導(dǎo)�。由於目前電子元件追求小型化,因此將多層的電容做積層的串連,成為積層電容�,大量的以SMT(表面黏著技�(shù))使用在印刷電路版上。而利用陶瓷介電性制成的高頻共振元件,則�(yùn)用在大哥大電話,�(wèi)星通訊等高頻通訊的領(lǐng)�,在講究�(gè)人通訊的今�,有無窮的潛力。介電陶瓷中的鐵電陶瓷具有極高的介電系數(shù)與自�(fā)性極�,利用其高介電�,可以應(yīng)用在高容量DRAM(動(dòng)�(tài)隨機(jī)記憶體)的制造中。例�1996年日本三菱公司發(fā)表以BST為基�(chǔ)�4Gb容量DRAM,具有極高的商業(yè)潛力,利用自�(fā)性極�,可以作為非揮發(fā)性記憶體,未來可能取代硬碟,成為大容量IC記憶體的新寵��
3. 壓電陶瓷�
由於壓電陶瓷具有�(jī)電轉(zhuǎn)換的特性,利用它所制成的產(chǎn)品種類相�(dāng)�,如瓦斯?fàn)t的點(diǎn)火器,揚(yáng)聲器,超音波震蕩�,驅(qū)�(dòng)�,超音波馬達(dá),都是運(yùn)用機(jī)械能與電能的互換特性所制成。此外還可以制成壓電變壓器與濾波�,應(yīng)用相�(dāng)廣泛,主要應(yīng)用的材料是PZT,PMN-PT等材料�
4. 焦電陶瓷�
利用陶瓷的焦電特�,可以制成紅外線偵測(cè)�,用以高溫計(jì)、輻射計(jì)、警�(bào)系統(tǒng)、與熱影像等用途上�
5. 磁性陶瓷:
�(jiǎn)單的說,磁性陶瓷就是可以具有磁性的陶瓷。有磁性的物質(zhì)很多,但是由於陶瓷所具有的磁性強(qiáng)度是別的材料所難以比擬�,因此大量的被用在制作電感或變壓器的磁蕊,磁性記憶材料(如軟硬碟或磁帶上的涂膜),各種微波元件,與揚(yáng)聲器、馬�(dá)等等�
6. 電光陶瓷�
電光陶瓷是指�(dāng)改變加於其兩端的電壓�(shí),可以控制通過他的光線的型�(tài),例如PLZT,可以用來制作光�(diào)變器,或使光左右掃瞄的偏光器�
7. 半導(dǎo)性陶瓷:
雖然一般的陶瓷是絕緣體,但是經(jīng)過適�(dāng)?shù)奶幚恚部梢跃哂邪雽?dǎo)的性質(zhì),具有半�(dǎo)性的陶瓷可以有許多的用�,例如氧化鋅與數(shù)種適�(dāng)?shù)奶砑游锟梢灾瞥勺冏杵鳎伸端哂形胀徊ǖ奶�?,可以用來保�(hù)電子元件,防止突波的破壞。有些半�(dǎo)性陶瓷的�(dǎo)電性因溫度的不同變化很大,可以用來量測(cè)溫度,以PTC(正溫度系數(shù))陶瓷做加熱器具有自�(dòng)控溫的特�,如近來常見的陶瓷暖�,就是一例。此外半�(dǎo)性陶瓷還可以做濕度或氣體感測(cè)�,具有元件簡(jiǎn)單,但靈敏度高的特��
8. 超導(dǎo)陶瓷�
所謂超�(dǎo)�(xiàn)象,是指在某一臨界溫度下物體電阻為零的�(xiàn)�。利用超�(dǎo)�(xiàn)象可以用來作為電力輸送與超導(dǎo)磁鐵之用,雖然許多物�(zhì)在接�0K的溫度都具有超導(dǎo)�,但陶瓷超導(dǎo)體的臨界溫度極高,在液態(tài)氮冷卻的情況下就可以呈現(xiàn)超導(dǎo)�(xiàn)�,大幅降低冷卻成�,是明星像的超導(dǎo)材料�
具有更薄更小尺寸的片式壓電陶瓷頻� 元器�;頻率更高的壓電陶瓷諧振器;具有更高頻率精度,更�(yōu)異頻率穩(wěn)定�,可靠性更高的壓電陶瓷頻率元器�;具有優(yōu)異的耐熱�,能適用無鉛回流焊需要的片式陶瓷頻率元器�;不含或少含有毒、有害元素的片式壓電陶瓷頻率元器件的�(yīng)用會(huì)受到�(guān)��
壓電陶瓷換能器產(chǎn)生的超聲波處理廢水及有毒�。具有徑向尺寸小、輸出力矩大、可控性強(qiáng)等特�(diǎn)的超聲電�(jī);防�、測(cè)�、汽車防撞、遙控開�(guān)和機(jī)器人�(cè)距離等超聲傳感器;伺服位移制�(dòng)�、光�(xué)�(yīng)變鏡、應(yīng)變光�、超精密�(dǎo)向機(jī)�(gòu)、切磨誤差補(bǔ)償制�(dòng)�、油壓伺服閥等應(yīng)特別�(guān)��